CN221148560U - 一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，包括制样系统、温度控制系统、补水系统和数据采集系统；制样系统包括制样架和制样筒，制样筒上下端部分别设置有水冷顶板和水冷底板，水冷顶板上开设有上进水口来连通制样筒；温度控制系统包括环境模拟箱和冷冻循环水浴箱，水冷顶板和水冷底板分别连通冷冻循环水浴箱。补水系统包括马氏瓶补水仪和水头观测管；数据采集系统包括多个温度传感器和水分传感器、用于监测水冷顶板位移的位移传感器和数据采集仪以及计算机。本实用新型可模拟不同注浆层位置、厚度、密度对不同类型、不同含水率土样冻胀融沉修复效果，还可研究聚氨酯注浆反应放热对冻土的温度场、水分场、力学场的影响。

Description

一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置

技术领域

本实用新型涉及冻土修复技术领域，尤其涉及一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置。

背景技术

受气候变暖的影响，多年冻土活动层厚度增加，以及在季节性冻土区地表岩土随大气温度季节性变化而发生季节性冻融循环，导致了已修建的基础工程出现了不同程度的破坏，如工程量较大的公路工程出现了路基沉陷、路基冻胀、道路翻浆、路面裂缝、边坡滑塌等病害，严重影响了行车安全，阻碍社会经济高质量发展。

在非冻区通过注浆技术可用于修复堤坝渗漏、路基塌陷、地下管道漏水等，但在冻土区还未推广，采用聚氨酯进行注浆其隔热阻水效果显著，但聚氨酯在反应时会放出大量热量，影响原有土体的温度场，从而改变岩土的热物特性，具体影响规律未知，因此，有必要对聚氨酯注浆对冻土冻胀融沉的影响规律开展相关试验研究。

发明内容

本实用新型为了解决聚氨酯注浆修复冻土冻胀融沉效果缺乏有效试验装置的问题，提供一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，可以研究聚氨酯注浆反应放热对冻土的温度场、水分场和力学场的影响，同时能够实现水热耦合下不同聚氨酯注浆方案对冻土冻融影响规律研究。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，包括制样系统、温度控制系统、补水系统和数据采集系统；

所述制样系统包括制样架和设置在制样架内、两端开口的中空制样筒，所述制样筒上下端部分别设置有水冷顶板和水冷底板，便于对制样筒内上、下温度进行控制，所述水冷顶板和水冷底板内部均预设有通道，水冷顶板上开设有上进水口来连通制样筒，制样筒内上下依次布置有上土样层、聚氨酯注浆层和下土样层，但是不止局限于这三层，还可以根据试验要求具体调整；

所述温度控制系统包括内置制样系统的环境模拟箱和冷冻循环水浴箱，所述水冷顶板和水冷底板分别连通有所述冷冻循环水浴箱，方便为水冷顶板和水冷底板提供冷媒，环境模拟箱便于模拟制样筒所处环境；

所述补水系统包括用于向制样筒内补水的马氏瓶补水仪和用于监测制样筒内液柱高度的水头观测管；

所述数据采集系统包括设置在制样筒上的多个温度传感器和水分传感器、用于监测水冷顶板位移的位移传感器和数据采集仪以及计算机，所述计算机分别和温度控制系统与马氏瓶补水仪连接。

进一步地，所述制样架包括水冷底板、螺纹竖杆、压环和水冷顶板以及传感器支架，所述水冷底板上方设置所述制样筒，水冷底板上部向上凸起伸入制样筒内，便于对制样筒进行限制；

水冷底板周侧环向均设有多根螺纹竖杆，螺纹竖杆和制样筒平行排布，螺纹竖杆向上延伸突出于制样筒顶面，多根螺纹竖杆之间设置有所述压环来压紧制样筒顶端，螺纹竖杆上还设置有螺母来固定压环，螺母压紧压环、压环压紧制样筒顶端，便于将制样筒固定在制样架内。

进一步地，所述压环上方设置有门字形的所述传感器支架，传感器支架上竖向布设所述位移传感器，便于位移传感器的安装，位移传感器下端抵在水冷顶板上，冻土的冻胀、融沉变化作用在水冷顶板上，方便监测水冷顶板的位移。

进一步地，所述制样筒外包裹有保温棉，提高制样筒的保温能力，隔绝外部热量，保证冷热仅通过制样筒端部传入，制样筒包括上下依次连通的上筒、中筒和下筒，所述上筒和下筒结构相同，但有不同的高度规格，方便对制样筒进行多种规格组合；水冷顶板伸入上筒内、抵在上土样层上表面，水冷底板伸入下筒内、抵在下土样层下表面。

进一步地，所述中筒两端内壁为阶梯状，中筒套设在上筒和下筒外，上筒、下筒分别抵在中筒两端的轴肩处，方便制样筒之间的拼装组合；中筒上设置有带有六角堵帽的注浆接头，所述注浆接头连通制样筒内部，方便对制样筒内部进行注浆。

进一步地，所述水冷顶板内的通道包括冷液循环通道以及进水通道，所述水冷顶板上设置有上冷液进口和上冷液出口来分别连通冷液循环通道两端，所述上冷液进口和上冷液出口分别通过管道连通一个冷冻循环水浴箱，便于实现冷冻循环水浴箱内冷冻液循环通入至水冷顶板内。所述进水通道向下连通制样筒，进水通道进口布设所述上进水口。

进一步地，所述水冷底板内的通道包括冷液循环通道、水头通道和补水通道，所述水冷底板上设置有下冷液进口和下冷液出口来分别连通冷液循环通道两端，所述下冷液进口和下冷液出口分别通过管道连通另一个冷冻循环水浴箱，便于实现冷冻循环水浴箱内的冷冻液循环通入至水冷底板内；

所述水头通道和补水通道分别向上连通制样筒，水头通道出口设置有管接头，所述管接头上连通所述水头观测管，水头观测管弯折后竖直向上延伸，所述补水通道连通所述马氏瓶补水仪，便于向制样筒底部补水。

进一步地，多个所述温度传感器沿制样筒高度方向间隔排布，多个所述水分传感器沿制样筒高度方向间隔排布，温度传感器、水分传感器和位移传感器分别连接数据采集仪，所述数据采集仪连接计算机。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构设计合理，环境模拟箱可以模拟不同的制样筒所处温湿度环境，制样筒采用分段设计可以进行不同规格形式的组合，制样筒组装方便，不同的组合形式能便于提供不同的注浆方案，促使制样筒内土样层和聚氨酯注浆层的层结构可以灵活调整。

本实用新型通过冷冻循环水浴箱、水冷底板和水冷顶板的相互配合，可以控制制样筒内上、下土样层的温度，上进水口可向制样筒内添加水，马氏瓶补水仪可向制样筒内补水，进而便于充分模拟冻土的冻融过程，营造不同的冻土环境。通过温度传感器和水分传感器可以监测制样筒内不同高度位置的温度和水分，也即是监测聚氨酯注浆层两侧的土样层温度及水分，位移传感器能监测土样层的冻胀融沉变化量。

本实用新型的温度、水分和位移传感器监测到的数据通过数据采集仪传输给计算机，由计算机进行数据处理和分析，方便研究聚氨酯注浆反应放热对冻土的温度场、水分场和力学场的影响。同时环境模拟箱、冷冻循环水浴箱和马氏瓶补水仪均受控于计算机，方便整个试验操作。

附图说明

图1是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的整体结构示意图。

图2是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的制样架内安装制样筒示意图。

图3是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的制样筒剖视图之一。

图4是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的制样筒剖视图之二。

图5是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的水冷顶板拆分示意图。

图6是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的水冷底板拆分示意图。

图7是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的不同尺寸规格制样筒下的分层注浆示意图。

图8是本实用新型一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置的控制流程图。

附图中标号为：1水冷底板，101底盘，102下密封垫，103中压头，104补水网板，2螺纹竖杆，3压环，4水冷顶板，401上压头，402上密封垫，403下压头，5传感器支架，51螺丝杆，52固定板，6制样筒，61上筒，62中筒，63下筒，7冷液循环通道一，8进水通道，9上进水口，10上冷液进口，11上冷液出口，12提手，13冷液循环通道二，14水头通道，15补水通道，16下冷液进口，17下冷液出口，18集水槽，19上土样层，20聚氨酯注浆层，21下土样层，22注浆接头，23环境模拟箱，24冷冻循环水浴箱，25马氏瓶补水仪，26水头观测管，27管接头，28补水接头，29温度传感器，30水分传感器，31数据采集仪，32计算机，33位移传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细描述：

如图1~图8所示，一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，包括制样系统、温度控制系统、补水系统和数据采集系统。制样系统用于制备试样，温度控制系统用于对试样进行温度控制，补水系统可向试样内补水，数据采集系统可控制整个试验装置，并采集试验数据，如图1所示。

制样系统包括制样架和设置在制样架内、两端开口的中空制样筒6，制样筒6安装在制样架内，如图2所示。为便于制样筒6的安装，制样架包括水冷底板1、螺纹竖杆2、压环3和水冷顶板4以及传感器支架5。

在水冷底板1上方设置制样筒6，水冷底板1上部向上凸起伸入制样筒6内，用于对制样筒6的限制。水冷底板1周侧环向均设有多根螺纹竖杆2，螺纹竖杆2和制样筒6平行排布，螺纹竖杆2下端与水冷底板1螺纹连接，螺纹竖杆2向上延伸突出于制样筒6顶面。

为实现制样筒6的固定，多根螺纹竖杆2之间设置有圆环形的压环3，压环3可以沿着螺纹竖杆2上下移动，螺纹竖杆2上还设置有螺母，螺母拧紧后可以来固定压环3，利用压环3来压紧制样筒6顶端，保证制样筒6的固定。

制样筒6上、下端部分别设置有水冷顶板4和水冷底板1，水冷顶板4和压环3内外同轴布设，水冷顶板4用于控制制样筒6内上端附近温度，水冷底板1为截面呈“凸”字形的圆盘体，水冷底板1用于控制制样筒6内下端附近温度，如图3和图4所示。

水冷顶板4和水冷底板1内部均预设有通道，具体的，水冷顶板4内的通道包括冷液循环通道一7以及进水通道8，水冷顶板4上方设置有上冷液进口10和上冷液出口11来分别连通冷液循环通道一7两端，该冷液循环通道一7仅盘布在水冷顶板4内、不向下和制样筒6连通。

降温用的冷冻液通过上冷液进口10向下进入冷液循环通道一7的一侧，沿冷液循环通道一7流动、扩散在整个冷液循环通道一7内，而后向上、经上冷液出口11流出冷液循环通道一7，完成冷冻液循环流动在冷液循环通道一7内，进而可向制样筒6内上端传递温度。

水冷顶板4上开设有上进水口9来连通制样筒6，即进水通道8向下连通制样筒6，进水通道8为腰型槽状，进水通道8一端为进口，进口位置布设上进水口9，进水通道8另一端为出口，出口位于水冷顶板4中部、且向下贯穿水冷顶板4，通过上进水口9可以向制样筒6内添加水。

本实施例中，水冷顶板4包括上下层叠布置的上压头401、带孔的上密封垫402和下压头403，三者之间通过环向布置的多个螺栓连接固定，如图5所示。上压头401上方布置上冷液进口10、上冷液出口11和上进水口9，上压头401上还布置提手12。下压头403上表面开设冷液循环通道一7和进水通道8，上密封垫402覆盖在冷液循环通道一7和进水通道8上方，由于上密封垫402上带孔，因此不影响上压头401和下压头403之间的连通。

水冷底板1内的通道包括冷液循环通道二13、水头通道14和补水通道15，水冷底板1边缘设置有下冷液进口16和下冷液出口17来分别连通冷液循环通道二13的两端。该冷液循环通道二13和水冷顶板4的冷液循环通道一7结构相同，冷液循环通道二13在图6中未示出，该冷液循环通道二13也是仅盘布在水冷底板1内、不向上和制样筒6连通。

降温用的冷冻液通过下冷液进口16向上进入到冷液循环通道二13的一侧，沿冷液循环通道二13流动、扩散在整个冷液循环通道二13内，而后向下、经下冷液出口17流出冷液循环通道二13，完成冷冻液循环流动在冷液循环通道二13内，进而可向制样筒6内下端传递温度。

本实施例中，水冷底板1包括由下至上依次层叠布置的底盘101、带孔的下密封垫102、中压头103和补水网板104，底盘101、下密封垫102和中压头103之间通过多个螺栓连接固定，如图6所示。底盘101周侧布设螺纹竖杆2，底盘101边缘布置下冷液进口16和下冷液出口17，底盘101中部下凹，该下凹位置内设置下密封垫102。

中压头103为圆盘状，其直径小于底盘101，制样筒6下端部套设在中压头103外，且之间设置有密封圈，中压头103下表面布置冷液循环通道二13，下密封垫102覆盖在冷液循环通道二13上，中压头103上表面开设有集水槽18，集水槽18内布置补水网板104，制样筒6内的水可流过补水网板104进入到集水槽18内。

制样筒6内上下依次布置有上土样层19、聚氨酯注浆层20和下土样层21，三者以下统称为试样，上土样层19、聚氨酯注浆层20和下土样层21的厚度可以相应调整，试样的层结构不仅局限于此，还可以根据试验要求具体调整，如图7所示。为便于在制样筒6内装填上土样层19、聚氨酯注浆层20和下土样层21，可以将制样筒6设计为分体式结构。

制样筒6包括上下依次连通的上筒61、中筒62和下筒63，上筒61和下筒63结构相同，中筒62两端内壁为阶梯状，中筒62套设在上筒61和下筒63外，上筒61、下筒63分别抵在中筒62两端的轴肩处，上筒61与中筒62、下筒63和中筒62之间均设置有密封圈。制样筒6外包裹有保温棉，保证制样筒6的保温性能。

上筒61、中筒62和下筒63内径均为20cm，中筒62规格一定，中筒62厚度为2.5cm、高度为5cm。上筒61和下筒63厚度为2cm，并且有不同的规格，即上筒61和下筒63高度均有5、12.5、15、22.5、32.5cm多种规格，进而制样筒6可以灵活组合为多种尺寸规格，实现聚氨酯注浆层20位置、厚度和密度的变化，如图7所示。

水冷顶板4伸入上筒61内、抵在上土样层19上表面，水冷底板1伸入下筒63内、抵在下土样层21下表面。聚氨酯注浆层20是一定厚度的聚氨酯注浆料形成的层结构，通过上土样层19和下土样层21之间的距离来确定聚氨酯注浆层20的厚度。

为便于聚氨酯注浆层20的注入，在中筒62上设置有带有六角堵帽的注浆接头22，注浆接头22连通制样筒6内部，试验时可通过注浆接头22向制样筒6内注浆，不试验时六角堵帽可对注浆接头22进行封堵。

温度控制系统包括内置制样系统的环境模拟箱23和冷冻循环水浴箱24，也就是在开展试验时，制样系统要放置在环境模拟箱23内，能便于控制整个试验环境。

水冷顶板4和水冷底板1分别连通有冷冻循环水浴箱24，即水冷顶板4对应有一个冷冻循环水浴箱24，水冷底板1也对应有一个冷冻循环水浴箱24。冷冻循环水浴箱24内装有冷冻液，冷冻液可以在水冷顶板4和冷冻循环水浴箱24、水冷底板1和冷冻循环水浴箱24之间循环，进而水冷顶板4、水冷底板1可以得到循环不断的冷冻液。

为便于冷冻循环水浴箱24的连通，上冷液进口10和上冷液出口11分别通过管道连通一个冷冻循环水浴箱24，下冷液进口16和下冷液出口17分别通过管道连通另一个冷冻循环水浴箱24，方便将冷冻液通入水冷底板1、水冷顶板4内。冷冻循环水浴箱24将冷冻液降低至指定温度，然后通过管道输送至水冷底板1和水冷顶板4内、循环一圈后再回到冷冻循环水浴箱24内继续降温，再循环，如此往复。

补水系统包括用于向制样筒6内补水的马氏瓶补水仪25和用于监测制样筒6内液柱高度的水头观测管26。水冷底板1内的水头通道14和补水通道15分别向上连通制样筒6，水头通道14预设在底盘101内、并且沿底盘101直径布置，水头通道14进口位于水冷底板1中心，水头通道14进口对应的下密封垫102和中压头103位置开设圆通孔，便于制样筒6内的水通过圆通孔向下流入水头通道14内。水头通道14出口设置有管接头27，管接头27位于底盘101边缘，管接头27上连通水头观测管26，水头观测管26弯折后竖直向上延伸，水头观测管26拔掉后，该管接头27可作为制样筒6的出水口。

补水通道15也是预设在底盘101内，补水通道15和水头通道14平行排布，补水通道15进口设置有补水接头28，补水接头28位于底盘101边缘，补水接头28出口对应的下密封垫102和中压头103位置也开设圆通孔，便于水通过补水通道15向上流经下密封垫102和中压头103、流入制样筒6内。补水接头28也是通过管道连通马氏瓶补水仪25。

数据采集系统包括设置在制样筒6上的多个温度传感器29和水分传感器30、用于监测水冷顶板4位移的位移传感器33和数据采集仪31以及计算机32。多个温度传感器29沿制样筒6高度方向间隔排布，多个水分传感器30也是沿制样筒6高度方向间隔排布，并且温度传感器29和水分传感器30都是沿制样筒6高度方向、自上而下螺旋布置。在制样筒6侧壁上开设有螺纹孔，用于温度传感器29的安装，同样在制样筒6侧壁上开设有矩形孔，用于水分传感器30的安装。

温度传感器29、水分传感器30和位移传感器33分别连接数据采集仪31，数据采集仪31连接计算机32，进而可以将采集到的各项数据传输给计算机32，计算机32对数据进行处理和分析。温度传感器29、水分传感器30检测制样筒6内试样的温度和水分，位移传感器33可以检测水冷顶板4的位移，进而了解制样筒6内试样的变化。

位移传感器33在安装时，位移传感器33安装在传感器支架5上，即压环3上方传感器支架5上竖向布设位移传感器33，具体的，在压环3上方设置有门字形的传感器支架5，传感器支架5包括两个螺丝杆51和水平设置在两个螺丝杆51之间的固定板52，固定板52上布置位移传感器33，位移传感器33下端抵在水冷顶板4上，并且在水冷顶板4的上压头401上开设球形凹槽，位移传感器33下端抵在该球形凹槽内，使位移传感器33与水冷顶板4充分接触，提高测量精度。

计算机32分别和温度控制系统与马氏瓶补水仪25连接，用于环境模拟箱23、冷冻循环水浴箱24和马氏瓶补水仪25的控制。环境模拟箱23用于模拟制样系统所处的温度、湿度环境，如图8所示。

以制含水率16%，密度1.6g/cm³的黏土，聚氨酯注浆在22.5cm位置、厚5cm，制样筒6内试样总高50cm，单向冻结24小时为例，说明本实用新型的操作使用步骤：

步骤1、装样：首先选取高22.5cm的上筒61和下筒63以及高5cm的中筒62，来组装制样筒6。在水冷底板1上垫一张湿润滤纸，在制样筒6内衬刷一层凡士林脱模剂，按16%的含水率、1.6g/cm³密度分层装土样，上筒61和下筒63分开装，装好后上筒61内带有上土样层19、下筒63内带有下土样层21。

上筒61、中筒62和下筒63合在一起后，将整个制样筒6固定在制样架内，此时水冷底板1封闭制样筒6下端，水冷顶板4封闭制样筒6上端。而且中筒62内部即制样筒6中间留有空间，根据密度、体积将计算好质量的聚氨酯通过注浆接头22注入制样筒6内、形成厚5cm的聚氨酯注浆层20。在制样筒6侧壁上对应的螺纹孔和矩形孔上分别安装温度传感器29和水分传感器30。

步骤2、管线连接：将步骤1中组装后的制样架、制样筒6等所有部件放置在环境模拟箱23内。通过管道连接水冷底板1和冷冻循环水浴箱24、水冷顶板4和冷冻循环水浴箱24，并通过管道连接补水接头28和马氏瓶补水仪25，在管接头27上安装水头观测管26，并在上进水口9上安装进水管。

温度传感器29、水分传感器30和位移传感器33分别通过数据线与数据采集仪31连接，数据采集仪31连接计算机32，同时环境模拟箱23、马氏瓶补水仪25和冷冻循环水浴箱24也分别和计算机32连接。

步骤3、温度补水设置：分别设置环境模拟箱232℃、水冷底板1温度2℃和水冷顶板4温度为–10℃，恒温24小时。待试样温度在2℃附近时，调节马氏瓶补水仪25，向制样筒6底部补水、确定水冷底板1内充满水，开始冻结。

步骤4、实测试样所处箱温、水冷底板1和水冷顶板4温度因管道、试样的尺寸和物理参数以及环境温度的变化，与设置温度存在一定的整异，因此进行每组试验时，在正式运行的前6小时内，需要关注实测温度随时调整设定值；

步骤5、制样筒6内试样冻结24小时后，设置水冷顶板4温度至一正温，确认水冷顶板4可以活动时，断开所有管路，快速完成拆样，按计划对试样进行处理；关闭总电源，清洁环境模拟箱23。

需要说明的是：1、整个试验过程中，根据温度传感器29、水分传感器30监测到的试样内不同高度位置的温度和水分，可以研究分析聚氨酯注浆反应放热对冻土的温度场、水分场的影响，同时试样的冻融变化反应在水冷顶板4上，由位移传感器33可监测试样变化。2、如需研究聚氨酯注浆层20厚度、密度、位置、土样类型、含水率等因素的影响，只需改变制样筒6的分段组合、聚氨酯注浆层20厚度、密度、土样类型和含水率等参数，重复上述步骤即可。

以上所述之实施例，只是本实用新型的较佳实施例而已，并非限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (8)

1.一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，包括制样系统、温度控制系统、补水系统和数据采集系统；

所述制样系统包括制样架和设置在制样架内、两端开口的中空制样筒（6），所述制样筒（6）上下端部分别设置有水冷顶板（4）和水冷底板（1），所述水冷顶板（4）和水冷底板（1）内部均预设有通道，水冷顶板（4）上开设有上进水口（9）来连通制样筒（6），制样筒（6）内上下依次布置有上土样层（19）、聚氨酯注浆层（20）和下土样层（21）；

所述温度控制系统包括内置制样系统的环境模拟箱（23）和冷冻循环水浴箱（24），所述水冷顶板（4）和水冷底板（1）分别连通有所述冷冻循环水浴箱（24）；

所述补水系统包括用于向制样筒（6）内补水的马氏瓶补水仪（25）和用于监测制样筒（6）内液柱高度的水头观测管（26）；

所述数据采集系统包括设置在制样筒（6）上的多个温度传感器（29）和水分传感器（30）、用于监测水冷顶板（4）位移的位移传感器（33）和数据采集仪（31）以及计算机（32），所述计算机（32）分别和温度控制系统与马氏瓶补水仪（25）连接。

2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，所述制样架包括水冷底板（1）、螺纹竖杆（2）、压环（3）和水冷顶板（4）以及传感器支架（5），所述水冷底板（1）上方设置所述制样筒（6），水冷底板（1）上部向上凸起伸入制样筒（6）内，水冷底板（1）周侧环向均设有多根螺纹竖杆（2），螺纹竖杆（2）和制样筒（6）平行排布，螺纹竖杆（2）向上延伸突出于制样筒（6）顶面，多根螺纹竖杆（2）之间设置有所述压环（3）来压紧制样筒（6）顶端，螺纹竖杆（2）上还设置有螺母来固定压环（3）。

3.根据权利要求2所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，所述压环（3）上方设置有门字形的所述传感器支架（5），传感器支架（5）上竖向布设所述位移传感器（33），位移传感器（33）下端抵在水冷顶板（4）上。

4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，所述制样筒（6）外包裹有保温棉，制样筒（6）包括上下依次连通的上筒（61）、中筒（62）和下筒（63），所述上筒（61）和下筒（63）结构相同，水冷顶板（4）伸入上筒（61）内、抵在上土样层（19）上表面，水冷底板（1）伸入下筒（63）内、抵在下土样层（21）下表面。

5.根据权利要求4所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，所述中筒（62）两端内壁为阶梯状，中筒（62）套设在上筒（61）和下筒（63）外，上筒（61）、下筒（63）分别抵在中筒（62）两端的轴肩处；中筒（62）上设置有带有六角堵帽的注浆接头（22），所述注浆接头（22）连通制样筒（6）内部。

6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，所述水冷顶板（4）内的通道包括冷液循环通道以及进水通道（8），所述水冷顶板（4）上设置有上冷液进口（10）和上冷液出口（11）来分别连通冷液循环通道两端，所述上冷液进口（10）和上冷液出口（11）分别通过管道连通一个冷冻循环水浴箱（24）；

所述进水通道（8）向下连通制样筒（6），进水通道（8）进口布设所述上进水口（9）。

7.根据权利要求6所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，所述水冷底板（1）内的通道包括冷液循环通道、水头通道（14）和补水通道（15），所述水冷底板（1）上设置有下冷液进口（16）和下冷液出口（17）来分别连通冷液循环通道两端，所述下冷液进口（16）和下冷液出口（17）分别通过管道连通另一个冷冻循环水浴箱（24）；

所述水头通道（14）和补水通道（15）分别向上连通制样筒（6），水头通道（14）出口设置有管接头（27），所述管接头（27）上连通所述水头观测管（26），水头观测管（26）弯折后竖直向上延伸，所述补水通道（15）连通所述马氏瓶补水仪（25）。

8.根据权利要求1所述的一种聚氨酯—冻土的冻融试验装置，其特征在于，多个所述温度传感器（29）沿制样筒（6）高度方向间隔排布，多个所述水分传感器（30）沿制样筒（6）高度方向间隔排布，温度传感器（29）、水分传感器（30）和位移传感器（33）分别连接数据采集仪（31），所述数据采集仪（31）连接计算机（32）。